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KR101718979B1 - A method for producing the fuel electrode side diffusion barrier layer of a metal-supported solid oxide fuel cell - Google Patents

A method for producing the fuel electrode side diffusion barrier layer of a metal-supported solid oxide fuel cell Download PDF

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KR101718979B1
KR101718979B1 KR1020100121543A KR20100121543A KR101718979B1 KR 101718979 B1 KR101718979 B1 KR 101718979B1 KR 1020100121543 A KR1020100121543 A KR 1020100121543A KR 20100121543 A KR20100121543 A KR 20100121543A KR 101718979 B1 KR101718979 B1 KR 101718979B1
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Abstract

본 발명은 고온의 열처리 과정 없이 상온 코팅 공정으로 금속지지체와의 결합력이 우수하면서 동시에 전도성 산화물로 이루어진 다공성의 연료극 확산방지층을 형성할 수 있는 우수한 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은 ⅰ) 상기 금속지지체를 준비하는 단계; ⅱ) 상기 금속지지체의 한쪽 면 상에 상기 연료극 확산 방지층을 형성하는 단계; ⅲ) 상기 연료극 확산 방지층의 상부에 상기 연료극 층을 형성하는 단계; ⅳ) 상기 연료극 층 상부에 상기 고체전해질 층을 형성하는 단계; ⅴ) 상기 고체전해질 층 상부에 선택적으로 공기극 계면반응 방지층을 형성하는 단계; 및 ⅵ) 상기 고체전해질 층 또는 상기 공기극 계면반응 방지층의 상부에 상기 공기극 층을 형성하는 단계;를 포함한다.
The present invention relates to a method for manufacturing a metal support solid oxide fuel cell capable of forming a porous anode diffusion preventing layer made of a conductive oxide, which has excellent bonding strength with a metal support by a normal temperature coating process without a high temperature heat treatment process to provide.
A method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell according to the present invention comprises the steps of: i) preparing the metal support; Ii) forming the anode diffusion preventing layer on one side of the metal support; Iii) forming the anode layer on the anode diffusion preventing layer; Iv) forming the solid electrolyte layer on the anode layer; (V) forming an air electrode interface reaction preventing layer selectively on the solid electrolyte layer; And (vi) forming the air electrode layer on the solid electrolyte layer or the air electrode interface reaction preventing layer.

Description

금속지지체형 고체산화물 연료전지의 연료극 확산 방지층 제조방법 {A method for producing the fuel electrode side diffusion barrier layer of a metal-supported solid oxide fuel cell}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a fuel electrode diffusion barrier layer of a metal support type solid oxide fuel cell,

본 발명은 금속지지체형 고체 산화물 연료 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 단위 전지에 연료극 확산방지층을 상온에서 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal-supported solid oxide fuel cell, and more particularly, to a method for manufacturing an anode diffusion preventive layer at room temperature in a unit cell of a metal-supported solid oxide fuel cell.

고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell; SOFC)는 단위 전지와 분리판으로 이루어진 전기 생성 유닛이 복수개 적층된 구조로 이루어진다. 단위 전지는 고체전해질층과, 고체전해질층의 일면에 위치하는 연료극(음극)과, 고체전해질층(막)의 다른 일면에 위치하는 공기극(양극)을 포함한다.A solid oxide fuel cell (SOFC) has a structure in which a plurality of electricity generating units each comprising a unit cell and a separator plate are stacked. The unit cell includes a solid electrolyte layer, a fuel electrode (cathode) located on one side of the solid electrolyte layer, and an air electrode (anode) located on the other side of the solid electrolyte layer (membrane).

공기극에 산소를 공급하고 연료극에 수소를 공급하면, 공기극에서 산소의 환원 반응으로 생성된 산소 이온이 고체전해질층을 지나 연료극으로 이동한 후 연료극에 공급된 수소와 반응하여 물이 생성된다. 이때 연료극에서 생성된 전자가 공기극으로 전달되어 소모되는 과정에서 외부 회로로 전자가 흐르며, 단위 전지는 이러한 전자 흐름을 이용하여 전기 에너지를 생산한다. When oxygen is supplied to the air electrode and hydrogen is supplied to the fuel electrode, oxygen ions generated by the reduction reaction of oxygen in the air electrode travel through the solid electrolyte layer to the fuel electrode, and then water reacts with hydrogen supplied to the fuel electrode. At this time, the electrons generated in the anode are transferred to the cathode and consumed, and electrons flow to the external circuit, and the unit cell generates electric energy using the electron flow.

따라서 고체전해질층은 가스가 직접 통과할 수 없는 치밀한 이온전도성 층으로 이루어지고, 공기극 및 연료극은 가스투과가 용이한 다공성 구조와 혼합전도(전자 및 이온전도)성을 나타내어야 한다.Therefore, the solid electrolyte layer is formed of a dense ion conductive layer which can not directly pass through the gas, and the air electrode and the fuel electrode should exhibit a porous structure that facilitates gas permeation and mixed conduction (electron and ion conductivity).

고체산화물 연료전지로는 전해질 지지체형 셀(Electrolyte-Supported Cell(ESC)형과, 공기극 지지체형 셀형 또는 연료극 지지체형 셀형이 있다. As the solid oxide fuel cell, there are an electrolyte support-type cell (ESC) type and an air electrode support type cell type or an anode support type cell type.

이 중에서 전해질 지지체형 셀형(ESC)은 기계적 지지체 역할을 하는 두꺼운 전해질 층과 얇은 연료극 층 및 공기극 층으로 구성된다. The electrolyte support type cell type (ESC) is composed of a thick electrolyte layer serving as a mechanical support, a thin anode layer and a cathode layer.

전해질 지지체형 셀의 경우 기계적 지지체 역할에 필요한 100 ~ 500 um 두께의 고체전해질을 사용할 경우, 고체전해질의 오옴(Ohmic)저항이 크기 때문에 일정 수준의 단전지 성능을 얻기 위해서는 연료전지를 850~1000℃ 의 고온에서 운전해야 한다. In the case of the electrolyte support type cell, when the solid electrolyte having a thickness of 100 to 500 μm required for the mechanical support is used, the Ohmic resistance of the solid electrolyte is large. Therefore, in order to obtain a certain level of single cell performance, Of high temperature.

이 경우 스택과 주변장치(balance-of-plant, BOP)에 고가의 내열, 내 산화성 소재를 사용해야 하기 때문에 SOFC 제작 단가가 상승한다는 문제점이 있다.In this case, expensive expensive heat-resistant and oxidation-resistant materials must be used for the stack and peripheral equipment (balance-of-plant, BOP).

연료극 지지체형 셀은 0.3 ~ 1000 um 두께의 연료극 층 위에 5 ~ 20um 두께의 얇은 고체전해질 층을 형성하여 전해질의 오옴(Ohmic)을 줄임으로써 800℃ 미만의 중온으로 SOFC 작동온도를 온도를 낮출 수 있어 경제성이 개선되었지만, 세라믹 특유의 취성 파괴 문제를 극복해야만 상기 SOFC 스택의 신뢰성 확보가 가능하다. The anode support cell can reduce the temperature of the SOFC operating temperature to less than 800 ° C. by reducing the ohmic of the electrolyte by forming a thin solid electrolyte layer of 5 to 20 μm thickness on the anode layer of 0.3 to 1000 μm thickness Although economical efficiency is improved, reliability of the SOFC stack can be secured only if the brittle fracture problem unique to ceramics is overcome.

한편 금속지지체형 셀 (MSC)은 금속을 지지체로 사용하기 때문에 셀 제조 비용이 저렴 할 뿐만 아니라 매우 우수한 강도와 유연성을 갖는다. On the other hand, since the metal support cell (MSC) uses a metal as a support, it is not only inexpensive to manufacture a cell, but also has excellent strength and flexibility.

따라서 금속지지체형 셀은 열적 및 기계적 충격에 강하고 급속한 열 싸이클이 가능하기 때문에, 기존 SOFC 스택 및 시스템의 약점인 열적 기계적 신뢰성을 크게 향상시켜서 고체산화물 연료전지 상용화를 가능하게 할 수 있다.Therefore, since the metal support type cells are resistant to thermal and mechanical shock and can perform rapid thermal cycling, the solid oxide fuel cell can be commercialized by greatly improving thermal mechanical reliability, which is a weak point of conventional SOFC stacks and systems.

이러한 금속지지체형 금속으로는 페라이트계 스테인리스강이 유용하다. 페라이트계 스테인리스강은 열팽창계수가 연료극, 공기극, 고체전해질 소재와 유사하고, 산화 저항성이 우수하며, 니켈이나 니켈 합금에 비하여 가격이 매우 저렴하기 때문에 경제성이 우수하여 금속지지체로서 바람직한 소재이다. Ferritic stainless steels are useful as such metal support type metals. Ferritic stainless steels are similar in thermal expansion coefficient to those of fuel electrodes, air electrodes and solid electrolytes, and have excellent oxidation resistance and are very economical compared to nickel or nickel alloys.

그러나 이러한 페라이트계 스테인리스강의 경우 그 주요 성분으로 철과 크롬이 포함되어 있고 이들 성분들은 금속지지체에 적층되어 있는 연료극의 니켈성분과 상호 확산반응을 일으켜 연료전지 셀의 성능을 열화시킨다는 문제점이 있다.However, such ferritic stainless steels contain iron and chromium as main components, and these components cause a mutual diffusion reaction with the nickel component of the fuel electrode stacked on the metal support, thereby deteriorating the performance of the fuel cell.

즉, 연료극의 니켈 성분이 페라이트계 스테인리스강으로 형성된 금속지지체에 확산이 될 경우 금속 지지체 표면이 니켈의 확산에 의하여 오스테나이트계 로 상변태를 하게 된다. 이와 같이 스테인리스강의 결정상이 변화하게 되면 페라이트계 스테인리스 강재의 고유 열팽창 계수가 크게 증가한다. 이로 인하여 페라이트계 스테인리스 강의 열팽창 계수와 유사하였던 연료극층과 고체전해질층 등이 박리하게되는 현상이 발생하는 문제가 있다.That is, when the nickel component of the anode is diffused into the metal support formed of ferritic stainless steel, the surface of the metal support is transformed into the austenitic system by the diffusion of nickel. When the crystal phase of the stainless steel is changed, the intrinsic thermal expansion coefficient of the ferritic stainless steel material is greatly increased. There is a problem that the anode layer and the solid electrolyte layer, which are similar to the thermal expansion coefficient of the ferritic stainless steel, are peeled off.

또한 페라이트계 스테인리스 강의 성분인 철과 크롬등이 금속지지체에서 연료극 층으로 확산해 들어 가게 되면 연료극 층의 전기화학적 활성이 감소하게 되어 연료전지 셀의 성능이 저하되는 문제가 있다. Also, when iron and chromium, which are components of the ferritic stainless steel, diffuse from the metal support into the fuel electrode layer, the electrochemical activity of the fuel electrode layer decreases and the performance of the fuel cell decreases.

이와 같이 금속지지체와 연료극 층 간에 발생하는 계면반응은 연료전지 셀을 제조하는 과정과 셀이 작동하는 과정에서 발생할 수 있다. 따라서 고체산화물 연료전지의 작동온도를 낮게 하면 이러한 계면반응을 억제할 수도 있지만, 이와 같이 낮은 온도에서 연료전지를 작동할 경우 연료전지의 성능을 저하시키는 새로운 문제점을 발생시키게 된다.The interface reaction occurring between the metal support and the anode layer may occur during the process of manufacturing the fuel cell and during the operation of the cell. Therefore, if the operating temperature of the solid oxide fuel cell is lowered, the interfacial reaction can be suppressed. However, when the fuel cell is operated at such a low temperature, the performance of the fuel cell is deteriorated.

고온의 열처리 과정 없이 상온 코팅 공정으로 금속지지체와의 결합력이 우수하면서 동시에 전도성 산화물로 이루어지고, 전기화학 반응에 필요한 연료가스는 통과 시킬 수 있는 다공성 구조를 갖는 연료극 확산방지층이 형성된 우수한 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀을 제조하는 방법을 제공한다.An excellent metal support body having a porous structure capable of passing fuel gas required for an electrochemical reaction and having an excellent bonding force with a metal support by a room temperature coating process without a high temperature heat treatment process and at the same time being made of a conductive oxide, A method of manufacturing a cell of an oxide fuel cell is provided.

고온의 소결 과정 없이 상온 코팅 공정으로 제조되어 결합력과 전기화학적 성능이 우수한 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀과 스택을 제공한다. The present invention provides a cell and a stack of a metal-supported solid oxide fuel cell which is manufactured by a normal-temperature coating process without high-temperature sintering and has excellent bonding force and electrochemical performance.

본 발명의 일 실시예는 금속지지체와 연료극 층과 고체전해질 층 그리고 공기극 층을 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법에 있어서,상기 금속지지체와 연료극 층 사이에 연료극 확산방지층을 고온 열처리를 하지 않고 상온에서 형성하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법 을 제공한다. In one embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell comprising a metal support, an anode layer, a solid electrolyte layer and a cathode layer, the anode diffusion preventive layer being disposed between the metal support and the anode layer, At a room temperature without forming a metal-supported solid oxide fuel cell.

이러한 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은 ⅰ) 상기 금속지지체를 준비하는 단계; ⅱ) 상기 금속지지체의 한쪽 면 상에 상기 연료극 확산 방지층을 형성하는 단계; ⅲ) 상기 연료극 확산 방지층의 상부에 상기 연료극 층을 형성하는 단계; ⅳ) 상기 연료극 층 상부에 상기 고체전해질 층을 형성하는 단계; ⅴ) 상기 고체전해질 층 상부에 선택적으로 공기극 계면반응 방지층을 형성하는 단계; 및 ⅵ) 상기 고체전해질 층 또는 상기 공기극 계면반응 방지층의 상부에 상기 공기극 층을 형성하는 단계;를 포함한다. The method for manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell includes the steps of: i) preparing the metal support; Ii) forming the anode diffusion preventing layer on one side of the metal support; Iii) forming the anode layer on the anode diffusion preventing layer; Iv) forming the solid electrolyte layer on the anode layer; (V) forming an air electrode interface reaction preventing layer selectively on the solid electrolyte layer; And (vi) forming the air electrode layer on the solid electrolyte layer or the air electrode interface reaction preventing layer.

이때 상기 연료극 확산방지층과 연료극층과 상기 고체전해질 층 그리고 상기 공기극 계면반응 방지층을 형성하는 단계는 에어로졸 분사법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 공기극 층을 형성하는 단계는 스크린 프린팅법 또는 스프레이 페인팅 코팅법으로 형성하는 것이 바람직하다. At this time, the step of forming the anode diffusion preventing layer, the anode layer, the solid electrolyte layer and the air electrode interface reaction preventing layer may be formed by an aerosol spraying method. The forming of the cathode layer may be performed by a screen printing method or a spray painting method.

여기서 에어로졸 분사방법에 의한 연료극 확산방지층을 형성하는 방법은 다음과 같다.Here, the method of forming the anode diffusion preventing layer by the aerosol spraying method is as follows.

먼저 전도성 산화물 분말과 기공형성용 분말을 열처리 및 분쇄하고 입도를 조절하여 분말을 준비한 다음, 상기 각 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비하고, 상기 혼합 분말에 기계적 진동을 인가하면서 이송 가스를 주입하여 에어로졸을 발생 시킨 이후 진공상태의 금속지지체 상에 상기 에어로졸을 고속 분사하여 상기 혼합분말의 운동 에너지에 의하여 연료극 확산방지층을 형성한다.First, the conductive oxide powder and the pore-forming powder are heat-treated and pulverized, and the powders are prepared by controlling the particle size. Then, the powders are mixed to prepare a mixed powder. The mixed powder is mechanically vibrated, The aerosol is sprayed at high speed onto a metal support in a vacuum state to form an anode diffusion preventing layer by kinetic energy of the mixed powder.

여기서 상기 전도성 산화물 분말은 CeO2, (La1-xAx)Cr1-yByO3±δ(A= Sr, Ca, 혹은 그 혼합물 x = 0.1~0.4; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru 혹은 그 혼합물, y= 0 ~ 0.5, δ=0~0.3), (La 1-x Ax)sTi 1-y ByO3±δ(A= Sr, Ca, 혹은 그 혼합물 x = 0.1~0.6; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru 혹은 그 혼합물, y= 0 ~ 0.5; s = 0.9~1.0, σ=0~0.3), (Sr1-xAx)sTi1-yNbyO3±δ(A= Y, La, Gd, Sm 혹은 그 혼합물, x = 0.05~0.2; y= 0 ~ 0.5; s = 0.9~1.0, δ=0~0.3) 중에서 단독 혹은 하나 이상의 복합체로 구성되는 것이 바람직하다.Wherein the conductive oxide powder is at least one selected from the group consisting of CeO 2 , (La 1-x A x ) Cr 1 -y B y O 3 ± δ (A = Sr, Ca or a mixture thereof x = 0.1 to 0.4; (A 1-x A x ) s Ti 1-y B y O 3 隆 (A, A, B, C, = Sr, Ca or a mixture thereof x = 0.1 to 0.6; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru or a mixture thereof y = 0 to 0.5; s = = 0 to 0.3), (Sr 1-x A x ) s Ti 1-y Nb y O 3 隆 (A = Y, La, Gd, Sm or a mixture thereof, x = 0.05-0.2; y = ; s = 0.9 to 1.0,? = 0 to 0.3).

그리고 상기 전도성 산화물 분말의 열처리는 전도성 산화물 분말의 열처리는 300 ~ 1200℃, 바람직하게는 600 ~ 1100℃, 보다 바람직하게는 800 ~ 1100℃, 더욱 바람직하게는 상기 하소 열처리는 900~1000℃ 에서 하는 것이다. In the heat treatment of the conductive oxide powder, the heat treatment of the conductive oxide powder is performed at 300 to 1200 ° C, preferably 600 to 1100 ° C, more preferably 800 to 1100 ° C, and further preferably 900 to 1000 ° C. will be.

한편 상기 기공형성용 전구체 분말은 PMMA, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리이미드, 테프론, 폴리에틸렌과 같은 고분자 분말이 바람직하고, 유기물은 입자 상태 그리고 카본도 입자상태를 사용 할 수 있다.On the other hand, the pore-forming precursor powder is preferably a polymer powder such as PMMA, polyvinylidene fluoride, polyimide, Teflon, and polyethylene, and the organic material may be a particle state or a carbon state.

이러한 기공형성용 전구체 분말의 열처리는 100 ~ 300℃에서 하소 열처리하는 것이 바람직하다.The heat treatment of the pore-forming precursor powder is preferably carried out by calcining at 100 to 300 캜.

또한 전도성 산화물분말과 기공형성용 전구체분말을 혼합할 경우 혼합한 혼합분말의 평균 입경은 0.2 ~ 3um, 바람직하게는 0.5 ~ 2.0um, 보다 바람직하게는 0.7 ~ 1.5um, 더욱 바람직하게는 0.9 ~ 1.1um 로 평균 입경을 조절한다.When the conductive oxide powder and the pore-forming precursor powder are mixed, the average particle size of the mixed powder mixed is 0.2 to 3 μm, preferably 0.5 to 2.0 μm, more preferably 0.7 to 1.5 μm, still more preferably 0.9 to 1.1 μm Adjust the average particle size by um.

그리고 상기 혼합분말은 전체 혼합분말 중 기공전구체 분말의 함량은 10 ~ 60 vol%, 바람직하게는 10~50 vol%, 보다 바람직하게는 20~50 vol%, 더욱 바람직 하게는 30 ~ 50 vol% 으로 조절한다.The content of the pore precursor powder in the mixed powder is 10 to 60 vol%, preferably 10 to 50 vol%, more preferably 20 to 50 vol%, and still more preferably 30 to 50 vol% .

여기서 상기 금속지지체 상부에 형성되는 연료극 확산방지 층의 두께는 1 um ~ 30um, 바람직하게는 2~10um, 보다 바람직하게는, 3 ~ 6um 인 것이 바람직하다. Here, the thickness of the anode diffusion preventing layer formed on the metal support is preferably 1 um to 30 um, preferably 2 to 10 um, more preferably 3 to 6 um.

또한 본 발명의 일 실시예에 의하여 형성된 연료극 확산방지층은 연료전지 시스템의 초기 가동 승온 과정에서 연료전지 스택의 온도를 600~850℃ 범위에서 2 시간 이상 유지하여 소결하는 것이 바람직하다. 이와 같은 소결과정에서 기공형성용 전구체 분말도 아울러 제거된다. Also, it is preferable that the anode diffusion preventive layer formed according to one embodiment of the present invention maintains the temperature of the fuel cell stack at 600 to 850 캜 for 2 hours or more during the initial operation raising of the fuel cell system. In this sintering process, the pore-forming precursor powder is also removed.

본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 셀의 제조방법에 사용되는 금속지지체는 페라이트계 스테인리스 (Ferritic Stainless Steel) 또는 Fe-Cr계 합금인 것이 바람직하다.The metal support used in the method for manufacturing a fuel cell according to an embodiment of the present invention is preferably a ferritic stainless steel or an Fe-Cr alloy.

여기서 금속지지체는 Crofer22APU와 Crofer22H 또는 ZMG232L 중 어느 하나를 사용하거나, 상기 Fe-Cr 합금은 (Fe100-x-Crx) (x=16~30) 및 [Fe74-y - 26Cr - (Mo, Ti, Y2O3)y (y=0~5)], [Fe100-x-y - Crx - My](x=16~30, y=0~5) (M=Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y, Al 중 어느 하나)합금을 사용하거나, 상기 Fe-Cr계 합금의 경우 상기 Fe-Cr계 합금에 0~ 50 vol% 의 금속산화물 (doped-Al2TiO5, doped-Zirconia, doped-Ceria, MgO, CaO, SrO, CoOx, ZnO, VOx, Cr2O3, FeO, MoOx, WOx, Ga2O3, Al2O3, TiO2 및 그 혼합물)을 혼합한 혼합물인 것이 바람직하다.Wherein the metal support is used for any one of the Crofer22APU Crofer22H or ZMG232L, or the Fe-Cr alloy (Fe 100-x -Cr x) (x = 16 ~ 30) and [Fe 74-y - 26Cr - (Mo, Ti, Y 2 O 3) y (y = 0 ~ 5)], [Fe 100-xy - Cr x - M y] (x = 16 to 30 and y = 0 to 5) (M is any one of Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y and Al) in -Cr alloys 0 ~ 50 vol% of metal oxide (doped-Al 2 TiO 5, doped-Zirconia, doped-Ceria, MgO, CaO, SrO, CoO x, ZnO, VO x, Cr 2 O 3, FeO, MoO x , WO x , Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 and mixtures thereof).

또한 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 셀의 제조방법에 사용되는 연료극 층은 NiO 와 (ZrO2)1-x(Y2O3)x(x=0.08~0.1)의 복합체, NiO와 (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06) 의 복합체, 그리고 NiO 와 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2)의 복합체 중 어느 하나에서 선택된 복합체 또는 이들 복합체의 혼합물에 의하여 형성된 것이 바람직하다.In addition, the anode layer used in the method of manufacturing a cell for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes a composite of NiO and (ZrO 2 ) 1-x (Y 2 O 3 ) x (x = 0.08 to 0.1) ZrO 2 ) 0.90 (Sc 2 O 3 ) 0.1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 to 0.06), NiO and Ce 1-x Ln x O 2-δ , (Ln = Gd, Sm , Y, x = 0.1 to 0.3, ? = 0 to 0.2), or a mixture of these complexes.

여기서 상기 복합체의 NiO 의 함량은 40~75 wt % 인 것이 바람직하다.The NiO content of the composite is preferably 40 to 75 wt%.

그리고 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 셀의 제조방법에 사용되는 고체전해질 층은 (ZrO2)1-x(Y2O3)x (x=0.03~0.1), (ZrO2)0.89(Sc2O3)0.1(CeO2)0.01, (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06), Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2) 그리고 La1-xSrxGa1-yMgy-zCozO3±δ(x=0.1~0.3, y=0.1~0.3, z=0.01~0.15, δ= 0 ~ 0.2 ) 중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.And the solid electrolyte layer used in the method of manufacturing the fuel cell according to one embodiment of the present invention is (ZrO 2) 1-x ( Y 2 O 3) x (x = 0.03 ~ 0.1), (ZrO 2) 0.89 ( (Sc 2 O 3 ) 0.1 (CeO 2 ) 0.01 , (ZrO 2 ) 0.90 (Sc 2 O 3 ) 0.1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 to 0.06), Ce 1-x Ln x O 2- δ, (Ln = Gd, Sm , Y, x = 0.1 ~ 0.3, δ = 0 ~ 0.2), and La 1-x Sr x Ga 1 -y Mg yz Co z O 3 ± δ (x = 0.1 ~ 0.3, y = 0.1 ~ 0.3, z = 0.01 ~ 0.15, δ = 0 ~ 0.2) , Or a mixture thereof.

한편 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 셀의 제조방법에 사용되는 공기극 계면반응 방지층은 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2) 계 산화물인 것이 바람직하다.In the meantime, the air electrode interface reaction preventing layer used in the method of manufacturing a fuel cell according to an embodiment of the present invention may be formed of Ce 1-x Ln x O 2 -δ , where Ln = Gd, Sm, Y, x = δ = 0 to 0.2) based oxide.

그리고 본 발명의 일 실시예에 의한 연료전지용 셀의 제조방법에 사용되는 공기극 층은 전기 전도성 산화물 또는 이러한 전기전도성 산화물에 상기의 고체전해질 조성의 분말을 0 ~ 50 vol% 범위로 첨가한 복합체인 것이 바람직하다.The cathode layer used in the method for manufacturing a fuel cell according to an embodiment of the present invention is a composite in which an electric conductive oxide or a powder of the solid electrolyte composition is added in the range of 0 to 50 vol% desirable.

여기서 상기 전기전도성 산화물은 (Ln1-xBx)sMO3±δ(Ln= lanthanide 또는 그 혼합물, B=Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, M=Co, Fe, Mn, Ni, Cu 혹은 그 혼합물, x=0.05~0.4, s=0.9~1.0, δ=0~0.3) 및 (A1-xBx)sFe1-yCoyO3±δ(A = La, Gd, Sm, Pr, 또는 그 혼합물, B = Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, x= 0.05~0.4, y=0~1.0, s = 0.9~1.0, δ=0~0.3) 그리고 (La1-xSrx)sMnO3±δ(x=0.05~0.4, s=0.9~1.0, δ=0~0.3) 중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. Wherein the electrically conductive oxide is selected from the group consisting of (Ln 1-x B x ) s MO 3隆 (Ln = lanthanide or a mixture thereof, B = Ba, Sr, Ca, or a mixture thereof, M = Co, Fe, (A = La, Gd, Sm (x = 0.05 to 0.4, s = 0.9 to 1.0 and? = 0 to 0.3) and (A 1-x B x ) s Fe 1 -y Co y O 3? X, y = 0 to 1.0, s = 0.9 to 1.0,? = 0 to 0.3) and (La1 - xSr x ) s MnO 3 ± δ (x = 0.05 to 0.4, s = 0.9 to 1.0, ? = 0 to 0.3), or a mixture thereof.

본 발명은 이상과 같은 본 발명의 일 실시예 중 어느 하나의 제조방법에 의하여 제조된 연료전지용 셀을 사용하여 제조한 연료전지 스택 (Fuel Cell Stack) 또는 연료전지 발전 시스템(Fuel Cell Power Generation System)을 제공한다. The present invention can be applied to a fuel cell stack (Fuel Cell Stack) or a Fuel Cell Power Generation System (Fuel Cell Power Generation System) manufactured using the fuel cell manufactured by any one of the above- .

본 발명의 일 실시예에 따른 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀은 금속지지체와 연료극 사이에 전도성 산화물로 이루어진 연료극 확산 방지층을 형성하여 금속지지체와 연료극 사이의 계면반응을 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.The cell of the metal support type solid oxide fuel cell according to the embodiment of the present invention has the technical effect of preventing the interface reaction between the metal support and the anode by forming the anode diffusion preventive layer made of the conductive oxide between the metal support and the anode have.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀은 연료극 확산방치층을 고온 소결 과정 없이 상온 코팅 공정을 통하여 완료하기 때문에, 소결 수축이 발생하지 않으므로 치수 안정성이 뛰어난 연료전지용 셀을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.Also, since the cell of the metal support type solid oxide fuel cell according to the embodiment of the present invention is completed through the room temperature coating process without the high temperature sintering process, the sintering shrinkage does not occur, There is a technical effect that can be provided.

그리고 본 발명에 따른 연료극 확산방지층은 금속지지체와 산화물 코팅층의 결합력이 뛰어나기 때문에, 얇은 금속박판에 휨을 발생 시키는 샌드 블라스팅과 같은 표면 처리 없이도 박리되지 않는 산화물 층의 코팅이 가능하다는 기술적 효과가 있다.Also, since the anode diffusion preventing layer according to the present invention is excellent in the bonding force between the metal support and the oxide coating layer, there is a technical effect that coating of the oxide layer which can not be peeled off without surface treatment such as sand blasting, which causes warping in a thin metal thin plate, is possible.

또한 본 발명에 따른 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 연료극 확산방지층은 다공성 구조를 갖기 때문에 다공성 금속지지체에 형성되었을 경우는 물론, 치밀한 금속판 위에 먼저 상기 전도성 산화물 층을 형성하고 나서 후속 공정으로 금속판의 뒷면을 에칭하여 구멍을 형성하면 다공성 산화물 층을 통한 가스투과가 가능하다는 기술적 효과가 있다.Also, since the anode active material layer for a solid oxide fuel cell according to the present invention has a porous structure, the conductive oxide layer is first formed on a dense metal plate, and then the backside of the metal plate is removed If the holes are formed by etching, there is a technical effect that gas permeation through the porous oxide layer is possible.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 연료전지 셀을 제조할 경우 제조 수율이 높으며, 각 구성 요소간 열팽창 계수 차이로 인한 셀 의 휨을 최소화 할 수 있는 기술적 효과가 있다.The manufacturing yield of the fuel cell according to one embodiment of the present invention is high, and there is a technical effect that the warpage of the cell due to the difference in thermal expansion coefficient between the respective components can be minimized.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 금속지지체형 연료전지 셀을 제조하는데 사용할 경우 저렴한 금속지지체를 사용하는 기술적 효과인 제조 단가의 인하 및 전기화학적 고성능의 효과를 동시에 달성할 수 있을뿐만 아니라, 매우 우수한 강도와 유연성을 갖는 다는 기술적 효과가 있다.In addition, when the method of manufacturing a metal-supported type fuel cell according to one embodiment of the present invention, it is possible not only to achieve the technical effect of using an inexpensive metal scaffold, , And has a very excellent strength and flexibility.

이로 인하여 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀을 사용하여 연료전지 스택 (Fuel Cell Stack) 및 연료전지 발전 시스템(Fuel Cell Power Generation System)을 제조할 경우 그 연료전지 스택이나 시스템은 열적, 기계적 충격과 진동에 강하고 급속 열 싸이클이 가능하다는 기술적 효과가 있다.Accordingly, when a fuel cell stack and a fuel cell power generation system are manufactured using a cell of a metal-supported solid oxide fuel cell manufactured according to an embodiment of the present invention, The battery stack or system has the technical effect of being resistant to thermal, mechanical shock and vibration and capable of rapid thermal cycling.

또한 연료극 확산방지층이 형성된 금속지지체형 연료전지 셀을 이용할 경우 운송기기, 이동기기, 휴대용기기 등의 전원분야에서 기존의 세라믹 지지체형 SOFC 스택의 약점인 열적, 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있어서 고체산화물 연료전지의 상용화를 기대할 수 있다. In addition, when the metal support type fuel cell having the anode diffusion preventing layer is used, thermal and mechanical reliability, which is a weak point of the conventional ceramic support type SOFC stack, can be improved in the power source fields of transportation equipment, mobile equipment, portable equipment, Commercialization of the battery can be expected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지의 연료극 확산방지층을 제조하는데 사용되는 에어로졸 분사장치를 나타낸 개념도이다. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an aerosol spraying apparatus used for manufacturing an anode diffusion preventing layer of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하에서는 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. These embodiments are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 셀 제조방법은 금속지지체 상부에 연료극 확산방지층이 형성되고 그 상부에 연료극층이 형성되며 연료극층의 상부에 고체전해질 층이 형성되고 고체전해질층 상부에 공기극 계면방지층이 선택적으로 형성되며 그 상부에 공기극층이 차례로 형성되어 진다. A method of manufacturing a cell of a metal-supported solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention includes forming a fuel electrode diffusion preventing layer on a metal support, forming a fuel electrode layer thereon, forming a solid electrolyte layer on the fuel electrode layer, An air electrode interface preventing layer is selectively formed on the electrolyte layer, and a cathode layer is formed on the electrolyte layer in this order.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속지지체형 고체산화물 연료전지 셀을 제조하기 위하여 먼저 금속지지체를 준비한다.In order to manufacture a metal-supported solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention, a metal support is first prepared.

금속지지체는 고온 산화에 의한 전기 전도도 감소가 작고, 산화-환원 안정성 (redox stability)이 있으며, 열팽창계수가 10~13 x10-6/oC 정도의 소재가 바람직하다. 이와 같이 금속지지체의 열팽창계수를 한정하는 이유는 금속지지체와 그 위에 적층되는 각 세라믹 기능 층 간에 열팽창 계수 차이를 적게하여 각 구성 요소간 열팽창 계수 차이로 인한 기능 층의 박리나 셀의 휨을 방지하기 위함이다.The metal support is preferably a material having a small decrease in electrical conductivity due to high-temperature oxidation, a redox stability, and a thermal expansion coefficient of about 10 to 13 x 10 -6 / oC . The reason why the thermal expansion coefficient of the metal support is limited is to reduce the difference in thermal expansion coefficient between the metal support and each of the ceramic functional layers stacked thereon to prevent the separation of the functional layer or the warping of the cell due to the difference in thermal expansion coefficient between the respective components to be.

이와 같은 특성을 갖는 금속지지체용 소재로는 페라이트계 스테인리스 (Ferritic Stainless Steel)와 독일의 타이센크룹(Tyssenkrupp)사의 제품명 Crofer22APU와 Crofer22H그리고 일본의 히타치 금속(Hitachi Metal)사의 제품명ZMG232L이 있다. Ferrite-based stainless steel, Crofer22APU and Crofer22H from Tyssenkrupp, Germany, and ZMG232L from Hitachi Metal, Japan, are examples of materials for the metal support having such characteristics.

또한 이와 같은 특성을 갖는 또 다른 금속지지체용 소재로는 Fe-Cr 합금이 있으며 이러한 Fe-Cr 합금으로는 (Fe100-x-Crx) (x=16~30) 및 [Fe74-y - 26Cr - (Mo, Ti, Y2O3)y (y=0~5)], [Fe100-x-y - Crx - My](x=16~30, y=0~5) (M=Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y, Al 중 어느 하나)합금이 있다. 이와 같은 Fe-Cr계 합금의 경우 이러한 합금에 0~ 50 vol% 의 금속산화물 (doped-Al2TiO5, doped-Zirconia, doped-Ceria, MgO, CaO, SrO, CoOx, ZnO, VOx, Cr2O3, FeO, MoOx, WOx, Ga2O3, Al2O3, TiO2 및 그 혼합물)을 혼합한 혼합물을 사용할 수도 있다. The Fe-Cr alloy includes (Fe 100-x -Cr x ), and the Fe- (x = 16 ~ 30) and [Fe 74-y - 26Cr - (Mo, Ti, Y 2 O 3) y (y = 0 ~ 5)], [Fe 100-xy - Cr x - M y] (x (M = Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y, or Al). In case of such an Fe-Cr alloy, 0 to 50 vol% of a metal oxide (doped-Al 2 TiO 5 , doped-zirconia, doped-ceria, MgO, CaO, SrO, CoO x , ZnO, VO x , Cr 2 O 3 , FeO, MoO x , WO x , Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2, and mixtures thereof.

이상과 같은 금속지지체의 두께는 0.1mm ~ 2 mm 범위인 것이 바람직하다.The thickness of the metal support is preferably in the range of 0.1 mm to 2 mm.

한편 연료극 층을 형성하기 위하여 연료극 층으로 사용할 세라믹 분말을 준비한다. 연료극 층을 형성하는 세라믹 분말의 조성은 NiO 와 (ZrO2)1-x(Y2O3)x(x=0.08~0.1)의 복합체, NiO와 (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06) 의 복합체, 그리고 NiO 와 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2)의 복합체 중 어느 하나의 복합체 또는 그 혼합물이다. On the other hand, a ceramic powder to be used as an anode layer is prepared to form the anode layer. The composition of the ceramic powder forming the anode layer is a composite of NiO and (ZrO 2 ) 1 -x (Y 2 O 3 ) x (x = 0.08 to 0.1), NiO and (ZrO 2 ) 0.90 (Sc 2 O 3 ) 0 . 1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 ~ 0.06) of the composite, and NiO and Ce 1-x Ln x O 2 -δ, (Ln = Gd, Sm, Y, x = 0.1 ~ 0.3, ? = 0 to 0.2), or a mixture thereof.

더욱 바람직하게 연료극 층 세라믹 분말은 NiO와 (ZrO2)0.92(Y2O3)0.08 고체전해질 분말의 복합체 또는 NiO와 Ce0.9Gd0.1O2-δ(δ=0~0.2) 고체전해질 분말의 복합체를 사용할 수 있다. 여기서 이러한 복합체 중의 NiO 의 함량은 40~75 wt % 범위가 바람직하다. 이것은 NiO 의 경우 연료전지를 운전 할때 Ni 로 환원되므로, 이때 약 15~30 % 정도의 기공이 생성되기 때문이다. More preferably, the anode layer ceramic powder is a composite of NiO and (ZrO 2 ) 0.92 (Y 2 O 3 ) 0.08 solid electrolyte powder or a composite of NiO and Ce 0.9 Gd 0.1 O 2 -δ (δ = 0 to 0.2) solid electrolyte powder Can be used. Here, the content of NiO in such a composite is preferably in the range of 40 to 75 wt%. This is because NiO is reduced to Ni when the fuel cell is operated, and thus about 15 to 30% of pores are generated.

연료극 층의 NiO는 연료전지의 작동시 니켈(Ni)이 금속지지체의 구성성분들 특히 Fe, Cr 등과 계면반응을 하여 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 성능 열화의 시키는 원인으로 작용한다. Nickel (NiO) in the anode layer reacts with components of the metal support, especially Fe, Cr, etc., during the operation of the fuel cell, thereby causing performance deterioration of the metal support type solid oxide fuel cell.

즉 연료극의 니켈(Ni) 성분이 페라이트계 스테인리스로 이루어진 금속 지지체에 확산되면 금속 지지체의 표면이 니켈(Ni)의 확산에 의하여 오스테나이트계 스테인리스로 상변태 하게 된다. 이와 같이 상변태를 하게 되면 페라이트계 스테인리스는 그 열팽창 계수가 본래의 10 ~ 12 x 10-6/℃ 에서 18~20 x10-6/℃로 크게 증가하게된다. That is, when the nickel (Ni) component of the fuel electrode is diffused into the metal support composed of the ferritic stainless steel, the surface of the metal support is transformed into the austenitic stainless steel by the diffusion of nickel (Ni). Thus, the phase change when the ferritic stainless steel is that its thermal expansion coefficient is significantly increased from the original 10 ~ 12 x 10 -6 / ℃ to 18 ~ 20 x10 -6 / ℃.

이와 같이 금속지지체의 열팽창 계수가 변화하게되면 10~12 x 10-6/℃ 범위의 열팽창 계수를 갖는 연료극과 고체전해질 등이 박리되는 현상이 발생할 수 있다. 반면에, Fe-Cr 계 금속지지체의 경우 연료극 층으로 Fe, Cr 등의 성분이 확산하게 되면 연료극 층의 전기화학적 활성이 감소되어 되어 셀의 성능 열화 시키게 된다. When the thermal expansion coefficient of the metal support changes, the anode and the solid electrolyte having a thermal expansion coefficient in the range of 10 to 12 x 10 -6 / ° C may peel off. On the other hand, in the case of the Fe-Cr based metal support, when Fe and Cr components diffuse into the anode layer, the electrochemical activity of the anode layer is reduced, thereby deteriorating the performance of the cell.

이와 같이 금속지지체와 연료극 사이의 계면반응에 의해 제조된 셀의 성능 이 감소되는 것을 방지하는 방법은 금속지지체와 연료극 모두와 계면반응을 하지 않으면서 전기전도성과 가스투과 기능이 있는 연료극 확산방지층을 형성하는 것이다.The method of preventing the performance of the cell produced by the interfacial reaction between the metal support and the fuel electrode from being reduced is to form an anode diffusion preventive layer having electrical conductivity and gas permeation function without interfacial reaction with both the metal support and the anode .

이러한 연료극 확산방지층은 다공성을 가지며 금속지지체 위에 형성한다.This anode diffusion preventing layer has porosity and is formed on a metal support.

이를 위하여 본 발명의 일 실시예는 전도성 산화물 분말과 기공형성용 전구체 분말을 혼합한 혼합 분말을 에어로졸 분사법으로 금속지지체 위에 형성하여 연료극 확산방지층으로 작용하게 한다. To this end, one embodiment of the present invention forms a mixture powder of a conductive oxide powder and a pore-forming precursor powder on a metal support by an aerosol spraying method to serve as an anode diffusion preventing layer.

에어로졸 분사법에 의하여 금속기지체 상에 형성되는 연료극 확산방지용 혼합분말은 에이로졸 상태로 금속지지체 표면을 향하여 고속으로 분사되어 상온에서도 금속지지체와 강한 결합력을 갖으며, 에어로졸 구성 분말의 결정성을 유지할 수 있다. The mixed powder for preventing the diffusion of the anode formed on the metal support by the aerosol spraying method is sprayed at a high speed toward the surface of the metal support in the state of the azole to have a strong binding force with the metal support even at room temperature and maintain the crystallinity of the aerosol constituent powder .

에어로졸 증착법에 의해 제조되는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 연료극 확산방지층은 전도성 산화물 분말과 기공형성용 전구체 분말을 혼합하여 사용한다. An anode diffusion preventive layer for a metal support type solid oxide fuel cell produced by an aerosol deposition method uses a mixture of a conductive oxide powder and a pore forming precursor powder.

전도성 산화물은 CeO2, (La1-xAx)Cr1-yByO3±δ(A= Sr, Ca, 혹은 그 혼합물 x = 0.1~0.4; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru 혹은 그 혼합물, y= 0 ~ 0.5, δ=0~0.3), (La 1-x Ax)sTi 1-y ByO3±δ(A= Sr, Ca, 혹은 그 혼합물 x = 0.1~0.6; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru 혹은 그 혼합물, y= 0 ~ 0.5; s = 0.9~1.0, δ=0~0.3), (Sr1-xAx)sTi1-yNbyO3±δ(A= Y, La, Gd, Sm 혹은 그 혼합물, x = 0.05~0.2; y= 0 ~ 0.5; s = 0.9~1.0, δ=0~0.3) 중에서 단독 혹은 하나 이상의 복합체로 구성되는 것이 바람직하다.The conductive oxides are selected from the group consisting of CeO 2 , (La 1-x A x ) Cr 1-y B y O 3 ± δ (A = Sr, Ca or a mixture thereof x = 0.1 to 0.4; V, Fe, Ti, Ce, Ru or mixtures thereof, y = 0 ~ 0.5, δ = 0 ~ 0.3), (La 1-x A x) s Ti 1-y B y O 3 ± δ (A = Sr, Ca or a mixture thereof x = 0.1 to 0.6; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru or a mixture thereof, y = 0 to 0.5, s = 0.9 to 1.0, 0.3), (Sr 1-x A x) s Ti 1-y Nb y O 3 ± δ (A = y, La, Gd, Sm or mixtures thereof, x = 0.05 ~ 0.2; y = 0 ~ 0.5; s = 0.9 to 1.0, and? = 0 to 0.3).

그리고 기공형성용 전구체 분말은 고분자 분말, 유기물 입자 그리고 카본입자 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 재료를 사용한다.The precursor powder for pore formation uses a material obtained by mixing one or more of polymer powder, organic particles and carbon particles.

고분자 분말로는 PMMA, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리이미드, 테프론, 폴리에틸렌이 바람직하고, 유기물은 입자 상태 그리고 카본도 입자상태를 사용 할 수 있다.As the polymer powder, PMMA, polyvinylidene fluoride, polyimide, Teflon, and polyethylene are preferable, and the organic material can be a particle state and a carbon particle state.

연료극 확산방지층을 형성하는 전도성 산화물 분말과 기공형성용 전구체 분말을 혼합한 혼합분말은 이러한 혼합분말을 금속지지체 위에 에어로졸 법으로 증착시킨다음 셀 제조공정중에 기공형성용 전구체 분말을 제거하여 확산방지층 내부에 기공을 형성하는 것이 아니라, 고체산화물 연료전지 셀을 제조하고 이를 적용하여 연료전지 스택을 완성한 다음 스택의 운전 온도인 600 ~ 850℃ 범위로 승온하는 단계에서 기공형성용 전구체가 열분해되고 연소되어 제거됨으로써 기공이 형성하는 것이 바람직하다. The mixed powder obtained by mixing the conductive oxide powder forming the anode diffusion preventing layer and the pore forming precursor powder is prepared by depositing the mixed powder on the metal support by the aerosol method and then removing the pore forming precursor powder during the cell manufacturing process, The pore-forming precursor is pyrolyzed, burned and removed at the step of raising the temperature of the fuel cell stack to the operating temperature of 600 to 850 ° C, which is the operating temperature of the stack, by manufacturing the solid oxide fuel cell, It is preferable that pores are formed.

다음은 이상의 전도성 산화물분말과 기공형성용 전구체 분말을 혼합한 혼합 분말을 이용하여 금속지지체 상에 연료극 확산방지층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of forming an anode diffusion preventive layer on a metal support by using a mixed powder obtained by mixing a conductive oxide powder and a pore-forming precursor powder is described.

먼저 전도성 산화물 분말을 준비하여 열처리한 다음 이를 분쇄하여 입도를 조절한다. 아울러 전도성 산화물 분말과 혼합할 기공형성용 전구체 분말을 준비하여 열처리한 다음 이를 분쇄하고 입도를 조절한다.First, a conductive oxide powder is prepared, followed by heat treatment, followed by pulverizing it to adjust particle size. The precursor powder for pore formation to be mixed with the conductive oxide powder is prepared and heat-treated, followed by pulverizing and controlling the particle size.

여기서 준비한 분말을 열처리하는 것은 사용할 전도성 산화물분말과 기공형성용 분말을 하소 열처리하는 것을 의미한다. 하소 열처리는 사용하는 분말입자의 크기를 조절하는 한편, 수분과 함유된 불순물 제거하기 위함이다. The heat treatment of the prepared powder means that the conductive oxide powder and the pore-forming powder to be used are calcined. The calcining heat treatment is to remove moisture and impurities contained while controlling the size of powder particles to be used.

전도성 산화물 분말의 열처리는 300~1200℃, 바람직하게는 600~1100℃, 보다 바람직하게는 800~1100℃, 더욱 바람직하게는 상기 하소 열처리는 900~1000℃에서 하는 것이며, 기공형성용 전구체 분말의 하소온도는 100 ~ 300℃이다.The heat treatment of the conductive oxide powder is performed at a temperature of 300 to 1200 ° C, preferably 600 to 1100 ° C, more preferably 800 to 1100 ° C, and further preferably 900 to 1000 ° C for the calcination heat treatment. The calcination temperature is 100 to 300 ° C.

이와 같이 하소된 전도성 산화물 분말과 기공형성용 전구체 분말은 분쇄장치에서 분쇄한 다음 각각 0.2 ~ 3um, 바람직하게는 0.5 ~ 2.0um, 보다 바람직하게는 0.7 ~ 1.5um, 더욱 바람직하게는 0.9 ~ 1.1um 로 평균 입경을 조절한다.The calcined conductive oxide powder and the pore-forming precursor powder are pulverized in a pulverizer and then pulverized in the order of 0.2 to 3 μm, preferably 0.5 to 2.0 μm, more preferably 0.7 to 1.5 μm, and even more preferably 0.9 to 1.1 μm To adjust the average particle size.

이상과 같이 준비된 전도성 산화물분말과 기공형성용 전구체 분말을 함께 혼합하여 혼합분말을 준비한다. 이때 각 분말의 혼합은 전체 혼합분말 중 기공형성용 전구체 분말의 함량이 10 vol% 이하이면 기공률이 너무 낮아서 공기극 반응에 필요한 가스의 이동 통로가 형성되지 않으며, 60 vol% 이상으로 많으면, 기공률이 너무 높아 전기전도도가 낮고 막의 강도가 떨어지기 때문에, 기공 전구체의 함량은 10 ~ 60 vol %, 바람직하게는 10~50 vol %, 보다 바람직하게는 20~50 vol%, 더욱 바람직 하게는 30 ~ 50 vol% 인 것이다. The prepared conductive oxide powder and the pore-forming precursor powder are mixed together to prepare a mixed powder. If the content of the pore forming precursor powder in the mixed powder is less than 10 vol%, the porosity is too low to form a gas passage for the cathode reaction. If the porosity is more than 60 vol% The content of the pore precursor is 10 to 60 vol%, preferably 10 to 50 vol%, more preferably 20 to 50 vol%, and still more preferably 30 to 50 vol%, since the electric conductivity is low and the strength of the film is low. %.

준비된 혼합분말은 에어로졸 분사장치에 장입한 다음 이송가스와 함께 혼합분말의 에어로 졸을 발생시키다. 그 후 에어로 졸을 진공 상태를 유지하고 있는 고체전해질 기판의 표면에 고속으로 분사하여 연료극 확산방지층을 형성시킨다. The prepared mixed powder is charged into an aerosol sprayer and then aerosol of the mixed powder is generated together with the transfer gas. Thereafter, the aerosol is sprayed at high speed onto the surface of the solid electrolyte substrate kept in a vacuum state to form the anode diffusion preventing layer.

이때 금속지지체 기판의 표면에 형성되는 연료극 확산방지층의 두께는 1 um ~ 30 um, 바람직하게는 2~10um, 보다 바람직하게는, 3 ~ 6um 인 것이 바람직하다. At this time, the thickness of the anode diffusion preventing layer formed on the surface of the metal support substrate is preferably 1 um to 30 um, preferably 2 to 10 um, more preferably 3 to 6 um.

이와 같이 금속지지체 기판에 형성된 연료극 확산방지층은 바로 소결 열처리를 하지 않고 후속 기능층을 코팅한 다음 그 상태로 연료전지 셀을 완성하고 연료전지 스텍을 운전가동하는 초기 상태에서 혼합분말중에 포함된 기공형성용 전구체를 제거한다. The anode diffusion preventive layer formed on the metal support substrate may be formed by directly coating the succeeding functional layer without sintering heat treatment, and then completing the fuel cell in this state. In the initial state of operating the fuel cell stack, pore formation Remove the precursor.

다음은 완성된 연료전지 셀을 금속지지체형 고체산화물 연료전지를 예로 들어 기공형성용 전구체를 제거하는 과정을 설명한다. 금속지지체형 고체산화물 연료전지의 경우 그 작동온도는 600 ~ 850℃이다. 이와 같은 작동온도에서 초기 가동을 하게 되면 2시간 이상이 지나면 기공형성용 전구체 분말은 산화되어 제거된다. 이렇게 기공형성용 전구체가 제거되면 연료극 확산방지층의 표면과 그 내부에는 제거된 전구체 자리에 연속적으로 연결된 기공을 형성할 수 있게 된다. The following describes the process of removing the precursor for forming pores by taking the completed fuel cell as a metal-supported solid oxide fuel cell. For a metal-supported solid oxide fuel cell, its operating temperature is 600-850 ° C. At an initial operation at such an operating temperature, the pore forming precursor powder is oxidized and removed after more than 2 hours. When the pore-forming precursor is removed, pores formed continuously on the surface of the anode diffusion-preventing layer and the removed precursor site can be formed.

이와 같은 기공형성용 전구체 중에서 고분자 입자나 유기물 입자는 연료극 확산방지층 내부의 응력을 이완시키는 역할을 하기 때문에 연료극 확산방지층의 두께를 증가 시킬 수 있는 기능도 함께 갖는다. 예를 들어 고분자 입자를 사용하지 않는 경우에는 층이 갖는 응력이 쌓여서 두꺼운 층의 경우 층을 형성한 이후 또는 열처리 과정에서 이러한 층이 기판에서 떨어져나오는 현상이 발생할 수 있다. Among such pore-forming precursors, the polymer particles and the organic particles have a function of increasing the thickness of the anode diffusion preventing layer because they act to relax the stress in the anode diffusion preventing layer. For example, when polymer particles are not used, the stress of the layer may accumulate, resulting in a phenomenon that the layer is separated from the substrate after forming the layer in the case of the thick layer or during the heat treatment.

이와 같이 형성된 연료극 확산방지층은 연료전지 셀에서 금속지지체와 연료극의 계면반응을 억제하는 역할을 한다. The thus formed anode diffusion preventing layer functions to suppress the interface reaction between the metal support and the anode in the fuel cell.

따라서 이러한 연료극 확산 방지층이 형성될 경우 고온에서 장기 운전시 연료전지 셀의 성능이 감소되는 비율을 대폭적으로 줄여주는 효과가 있다.Therefore, when the anode diffusion preventing layer is formed, the reduction of the performance of the fuel cell cell during long-term operation at a high temperature is greatly reduced.

다음은 도 1을 이용하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 분사법으로 금속지지체 상에 연료극 확산방지층을 코팅하는 증착방법을 설명한다. Next, referring to FIG. 1, a deposition method of coating an anode diffusion preventing layer on a metal support by an aerosol spraying method according to an embodiment of the present invention will be described.

도1에서와 같이 먼저 케리어 가스 저장실(10)에서 케리어 가스가 송출되면, 케리어 가스는 이송관(11)을 따라 에어로졸 챔버(13)로 주입된다. 이때 사용하는 케리어 가스로는 질소, 헬륨 그리고 아르곤 중 어느 하나의 비활성가스를 사용하거나 이러한 가스를 상호 혼합하거나 또는 이러한 가스에 압축공기를 혼합한 혼합 가스를 사용할 수 있다. As shown in FIG. 1, when the carrier gas is first delivered from the carrier gas storage chamber 10, the carrier gas is injected into the aerosol chamber 13 along the transfer pipe 11. As the carrier gas to be used at this time, an inert gas of any one of nitrogen, helium and argon may be used, or a mixed gas in which these gases are mixed with each other, or a mixed gas in which these gases are mixed with compressed air may be used.

그리고 이러한 에어롤졸 챔버(13)에는 준비된 전도성 산화물분말과 기공형성용 전구체 분말을 혼합한 혼합분말을 주입시킨다.A mixed powder prepared by mixing the prepared conductive oxide powder and the pore-forming precursor powder is injected into the air release chamber 13.

에어로졸 챔버(13)에 주입된 케리어 가스는 챔버(13)내에 있는 혼합분말 분말과 함께 진공증착챔버(15)내로 이송된다. The carrier gas injected into the aerosol chamber 13 is transferred into the vacuum deposition chamber 15 together with the mixed powder powder in the chamber 13. [

이때 에어로졸 챔버(13)는 진동장치(16)에 의하여 상하 또는 좌우로 진동되고 있으며, 이러한 상태에서 에어로졸 챔버(13)로 주입된 케리어 가스는 혼합분말과 혼합되어 에어로졸을 발생한다. At this time, the aerosol chamber 13 is vibrated vertically or horizontally by the vibration device 16. In this state, the carrier gas injected into the aerosol chamber 13 is mixed with the mixed powder to generate an aerosol.

한편 진공증착챔버(15)는 진공장치(17)에 의하여 진공상태로 유지한다. 진공장치(17)는 부스터 펌프와 로타리 진공 펌프로 구성되고 진공장치(17)는 진공증착챔버(15)내로 흡입된 에어로졸 중의 이송가스를 배기하는 기능도 한다. 이때 진공증착챔버(15)의 진공도는 1~10 Torr 를 유지 하는 것이 바람직하다. 따라서 에어로졸 챔버(13)와 진공증착챔버(15) 간에는 압력차가 발생하여 에어로졸 챔버(13)에서 형성된 에어로졸은 진공층착챔버(15) 내로 흡입되는 순간 노즐(19)을 통하여 기판(20)을 향하여 고속으로 분사된다. On the other hand, the vacuum deposition chamber 15 is maintained in a vacuum state by a vacuum device 17. The vacuum device 17 is constituted by a booster pump and a rotary vacuum pump and the vacuum device 17 also functions to exhaust the transfer gas in the aerosol sucked into the vacuum deposition chamber 15. At this time, the degree of vacuum of the vacuum deposition chamber 15 is preferably maintained at 1 to 10 Torr. A pressure difference is generated between the aerosol chamber 13 and the vacuum deposition chamber 15 so that the aerosol formed in the aerosol chamber 13 is sucked into the vacuum deposition chamber 15 through the nozzle 19 toward the substrate 20 .

이때 노즐(19)과 기판(20) 사이의 간격은 1~20 mm 범위에서 조절하는 것이 바람직하다. 그리고 노즐(19) 끝 부분에 형성된 에어로졸이 방출되는 슬릿은 폭이 0.3 ~ 0.5 mm, 길이가 10 ~ 40 mm 인 것이 바람직하다. At this time, the distance between the nozzle 19 and the substrate 20 is preferably adjusted in the range of 1 to 20 mm. The slit through which the aerosol formed at the end of the nozzle 19 is discharged preferably has a width of 0.3 to 0.5 mm and a length of 10 to 40 mm.

그러나 이러한 노즐(19)의 슬릿의 폭과 길이는 에어로졸을 형성하는 세라믹 분말의 성분 및 증착되는 증착층의 상태에 따라 최적 조건으로 선택할 수 있다. 또한 노즐의 위치와 기판의 위치는 예시된 도면과 바뀔 수 있다. 기판이 아래쪽에 있고 노즐이 위쪽에 있을 수 있으며, 넓은 면적을 증착과정에서 기판이 고정되고 노즐이 이동하거나 노즐이 고정되고 기판이 이동하도록 장치를 구성하는 것이 가능하다. However, the width and the length of the slit of the nozzle 19 can be selected as optimum conditions depending on the composition of the ceramic powder forming the aerosol and the state of the deposited layer to be deposited. In addition, the position of the nozzle and the position of the substrate can be changed from those shown in the drawings. It is possible to configure the apparatus such that the substrate is at the bottom, the nozzle is at the top, the substrate is fixed in a large area during the deposition process, the nozzle moves or the nozzle is fixed and the substrate moves.

이와 같이 노즐(19)에서 기판(20)으로 분사되는 에어로졸은 기판(20)상에 충돌하여 치밀한 세라믹 막이 증착되어 성장한다. 이와 같이 기판(20)상에 증착되는 세라믹 막의 면적은 노즐을 좌우로 이동시키면서 원하는 크기로 제어 할 수 있으며 그 두께는 에어로졸 분사 시간에 비례하여 제어 할 수 있다. The aerosol sprayed from the nozzle 19 onto the substrate 20 collides with the substrate 20 to deposit a dense ceramic film. As described above, the area of the ceramic film deposited on the substrate 20 can be controlled to a desired size while moving the nozzle to the left and right, and the thickness thereof can be controlled in proportion to the spraying time of the aerosol.

에어로졸 상태의 혼합 분말이 노즐(19)을 통하여 기판(20)을 향해 고속으로 분사되면, 혼합분말이 보유한 운동에너지가 기판(20)에 전달된다. 이때, 혼합분말은 그 충격으로 인하여 그 입자가 미세하게 분쇄되면서 동시에 변형이 일어나 새로운 결정립이 형성되고 이러한 결정립은 표면적으로 최소화 하고자 변형을 일으키면서 고밀도의 세라믹 코팅 층을 형성하게 된다. When the mixed powder in an aerosol state is injected at high speed toward the substrate 20 through the nozzle 19, the kinetic energy held by the mixed powder is transferred to the substrate 20. At this time, due to the impact of the mixed powder, the particles are finely pulverized and deformed at the same time to form new crystal grains. The crystal grains are deformed to minimize the surface area, and a high-density ceramic coating layer is formed.

이와 같이 기판에 충돌하는 혼합분말 입자가 상온충격에 의한 고화현상을 반복하여 실시하면 원하는 두께의 치밀한 코팅층을 성장시킬 수 있다. 이렇게 형성된 코팅 층은 결정립이 미세화 되기는 하였지만, 기본적으로 원료 혼합 분말이 갖는 결정성을 유지하고 있으며, 추가적인 소결 과정을 거치지 않아도 기판과 우수한 결합력을 갖는 고밀도 막을 형성하게 된다. When the mixed powder particles colliding with the substrate are repeatedly solidified by impact at room temperature, a dense coating layer having a desired thickness can be grown. Although the thus-formed coating layer is made finer, the crystalline nature of the raw material mixed powder is basically maintained, and a high-density film having excellent bonding force with the substrate is formed without further sintering process.

이와 같이 열처리를 하지 않고도 원하는 기판과의 결합력이 뛰어나고 치밀한 결정상의 연료극 확산방지층을 제조 할 수 있게 된다.As described above, it is possible to manufacture a dense anode-electrode diffusion preventing layer having excellent bonding strength with a desired substrate without heat treatment.

에어로졸 분사법으로 금속지지체기판상에 연료극 확산방지증착층을 형성할 경우, 사용하는 혼합분말의 입자 크기가 증착층 생성에 큰 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 증착하는 혼합 분말의 평균 입경을 0.2 ~ 3 um 로 한정한다. 바람직한 분말의 평균입경은 0.5 ~ 2.0um, 보다 바람직하게는 0.7 ~ 1.5um, 더욱 바람직하게는 0.9 ~ 1.1 um 이다. When an anode diffusion preventing deposition layer is formed on a metal support substrate by an aerosol spraying method, the particle size of the mixed powder to be used has a great influence on the deposition layer formation. Therefore, in the embodiment of the present invention, the average particle diameter of the mixed powder to be deposited is limited to 0.2 to 3 μm. The average particle diameter of the preferred powder is 0.5 to 2.0 탆, more preferably 0.7 to 1.5 탆, and still more preferably 0.9 to 1.1 탆.

이와 같이 사용하는 혼합분말의 평균입경을 한정하는 이유는 만약 혼합 분말의 평균 입경이0.2 um이하일 경우 고밀도의 막이 형성되지 않고 압축된 분말 형태의 막이 형성되며, 만약 평균 입경이 3 um 이상인 경우에는 분말내에 존재하는 조대한 입자에 의하여 오히려 기판 혹은 코팅 층이 깍여 나가거나 입자의 충돌 속도가 부족하여 치밀한 코팅층이 잘 형성되지 않기 때문이다.The reason why the average particle size of the mixed powder to be used is limited is that if the average particle size of the mixed powder is 0.2 μm or less, a dense film is not formed and a compressed powdery film is formed. If the average particle size is 3 μm or more, The coarse particles present in the coating layer sharply scrape off the substrate or coating layer, or the collision speed of the particles is insufficient to form a dense coating layer.

그리고 혼합분말의 입경은 앞서 설명한 바와 같이 하소열처리 및 파쇄 (예를 들어 밀링 처리)를 통하여 제어한다. 그러나 이러한 제어 방법은 일반적인 세라믹 입경을 제어하는 방법과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다. The particle size of the mixed powder is controlled through calcining heat treatment and crushing (for example, milling treatment) as described above. However, this control method is the same as the method for controlling the general ceramic particle diameter, and thus a detailed description thereof will be omitted.

이상과 같이 금속지지체 상부에 연료극 확산방지층을 형성한 다음 연료극 확산방지층의 상부에 연료극을 형성한다. 연료극을 형성하는 방법은 연료극 확산방지층을 형성하는 방법과 동일하며 연료극 층의 코팅 두께는 5 um ~ 30 um 두께인 것이 바람직하다.As described above, the anode diffusion preventing layer is formed on the metal support, and then the anode is formed on the anode diffusion preventing layer. The method of forming the fuel electrode is the same as the method of forming the anode diffusion preventing layer, and the coating thickness of the anode layer is preferably 5 탆 to 30 탆 thick.

다음은 코팅된 연료극 층 상에 고체전해질 분말을 증착시키는 과정을 설명한다. The following describes the process of depositing the solid electrolyte powder on the coated anode layer.

고체전해질 층으로 사용할 세라믹 분말은 (ZrO2)1-x(Y2O3)x (x=0.03~0.1), (ZrO2)0.89(Sc2O3)0.1(CeO2)0.01, (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06), Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2) 그리고 La1-xSrxGa1-yMgy-zCozO3±δ(x=0.1~0.3, y=0.1~0.3, z=0.01~0.15, δ= 0 ~ 0.2 )중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물이 바람직하다.The ceramic powder used as a solid electrolyte layer (ZrO 2) 1-x ( Y 2 O 3) x (x = 0.03 ~ 0.1), (ZrO 2) 0.89 (Sc 2 O 3) 0.1 (CeO 2) 0.01, (ZrO 2 ) 0.90 (Sc 2 O 3 ) 0.1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 to 0.06), Ce 1-x Ln x O 2 -δ , (Ln = Gd, Sm, ~ 0.3, δ = 0 ~ 0.2), and La 1-x Sr x Ga 1 -y Mg yz Co z O 3 ± δ (x = 0.1 ~ 0.3, y = 0.1 ~ 0.3, z = 0.01 ~ 0.15, δ = 0 ~ 0.2) , Or a mixture thereof is preferable.

연료극층의 상부에 형성되는 고체전해질 층의 형성방법은 연료극 확산방지층을 형성하는 방법과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.The method of forming the solid electrolyte layer on the anode layer is the same as the method of forming the anode diffusion preventive layer, and thus a detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 연료극층 상부에 형성되는 고체전해질 층의 코팅 두께는 5 um ~ 30 um 가 바람직하다.The coating thickness of the solid electrolyte layer formed on the anode layer is preferably 5 to 30 μm.

다음은 코팅된 고체전해질 층 상에 공기극 계면 반응 방지층을 증착시키는 과정을 설명한다.The following describes the process of depositing the air electrode interface reaction preventive layer on the coated solid electrolyte layer.

공기극 계면 반응 방지층은 고체전해질 층의 상부에 선택적으로 증착시킬 수 있다. The air electrode interface reaction preventing layer may be selectively deposited on the upper portion of the solid electrolyte layer.

즉, 고체전해질 층이 지르코니아계 일 경우 후술하는 공기극을 형성하는 물질과 계면반응을 일으켜 SrZrO3, La2Zr2O7 과 같은 전기저항이 큰 계면반응 층을 생성할 수 있다. 따라서 이러한 계면반응을 방지하기 위하여 고체전해질 층의 상부에 공기극 계면 반응 방지층을 코팅한다.That is, when the solid electrolyte layer is a zirconia-based material, an interface reaction is caused between the material forming the air electrode, which will be described later, such as SrZrO 3 and La 2 Zr 2 O 7 An interface reaction layer having a high electrical resistance can be produced. Therefore, in order to prevent such an interfacial reaction, the air electrode interface reaction preventing layer is coated on the upper part of the solid electrolyte layer.

지르코니아계 고체전해질은 (ZrO2)1-x(Y2O3)x (x=0.03~0.1), (ZrO2)0.89(Sc2O3)0.1(CeO2)0.01그리고 (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06) 중 어느 하나이다. 이러한 지르코니아계 고체전해질 상부에 코팅되는 계면반응 방지층으로는 Ce1-xLnxO2-δ(Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0~0.2)계 산화물이 있다.Zirconia based solid electrolytes (ZrO 2) 1-x ( Y 2 O 3) x (x = 0.03 ~ 0.1), (ZrO 2) 0.89 (Sc 2 O 3) 0.1 (CeO 2) 0.01 and (ZrO 2) 0.90 (Sc 2 O 3 ) 0.1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 to 0.06) ≪ / RTI > The interfacial reaction preventive layer coated on the zirconia-based solid electrolyte includes Ce 1-x Ln x O 2-δ (Ln = Gd, Sm, Y, x = 0.1 to 0.3, δ = 0 to 0.2).

고체전해질 층의 상부에 공기극 계면반응 방지층을 형성하는 방법은 상술한 연료극 확산방지층을 형성하는 방법과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.The method of forming the air electrode interface reaction preventing layer on the solid electrolyte layer is the same as the method of forming the above-described anode diffusion preventing layer, and thus a detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 고체전해질 층의 상부에 형성되는 공기극 계면반응 방지층의 두께는 1 um ~ 30 um이고, 보다 바람직하게는 2 ~ 6 um 이다. The thickness of the air electrode interface reaction preventive layer formed on the solid electrolyte layer is 1 um to 30 um, more preferably 2 to 6 um.

이상과 같이 금속지지체 상부에 연료극 확산방지층과 연료극층과 고체전해질 층 그리고 선택적으로 공기극 계면반응 방지층을 코팅한 다음 공기극 계면반응 방지층의 상부에 공기극층을 형성한다.As described above, the fuel electrode diffusion preventing layer, the anode layer and the solid electrolyte layer, and optionally the air electrode interface reaction preventing layer are coated on the metal support, and then the air electrode layer is formed on the air electrode interface reaction preventing layer.

공기극 층은 연료전지로 운전중에 가스를 투과하여야 하므로 그 구조가 다공성으로 이루어져야 한다. The cathode layer must be permeable to gas during operation of the fuel cell, so that its structure must be porous.

연료극 층의 경우 연료전지로 운전중에 구성 분말 중 NiO 가 Ni로 분해되면서 15~30 % 에 이르는 기공이 발생한다. 그러므로 연료극 층은 에어로졸 분사법으로 코팅하여도 그 기능을 발휘한다. 그러나 공기극 층의 경우 공기극 층을 형성하는 물질이 자체분해에 의한 기공 형성이 곤란하다. 따라서 공기극 층은 에어로 졸 분사방법으로 코팅하는 것은 바람직하지 않다. In the case of the anode layer, NiO is decomposed into Ni in the constituent powder during the operation of the fuel cell, resulting in pores ranging from 15 to 30%. Therefore, the anode layer functions even when it is coated by the aerosol spraying method. However, in the case of the cathode layer, it is difficult to form pores by self-decomposition of the material forming the cathode layer. Therefore, it is not preferable to coat the air electrode layer with the aerosol spray method.

그러므로 공기극 층은 공기극 계면반응 방지층의 표면에 세라믹 분말의 페이스트 또는 슬러리를 스크린 프린팅 방법이나 스프레이 코팅법으로 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the cathode layer is formed by a paste or slurry of ceramic powder on the surface of the air electrode interface reaction prevention layer by a screen printing method or a spray coating method.

이와 같이 상온상태에서 형성된 공기극 층은 열처리하지 않고 셀 제조를 완료한다. 이와 같이 열처리를 하지 않은 상태에서 공기극 층을 형성한 다음 연료전지 시스템을 직접 운전할 때 초기 승온 과정에서 연료전지 스택의 온도를 600~ 850℃ 범위에서 2 시간 이상 유지하는 것으로서 열처리를 대체 한다. Thus, the cathode layer formed at room temperature is not heat-treated and the cell fabrication is completed. When the fuel cell system is directly operated after the air electrode layer is formed without heat treatment, the temperature of the fuel cell stack is maintained in the range of 600 to 850 ° C for at least 2 hours during the initial temperature raising process, thereby replacing the heat treatment.

공기극 층을 구성하는 세라믹 분말은 전기 전도성 산화물 또는 이러한 전기전도성 산화물에 고체전해질 조성의 분말을 0 ~ 50 vol% 범위로 첨가한 복합체가 바람직하다. The ceramic powder constituting the cathode layer is preferably a composite obtained by adding an electroconductive oxide or a powder of a solid electrolyte composition to the electroconductive oxide in a range of 0 to 50 vol%.

상기 전기전도성 산화물에는 (Ln1-xBx)sMO3±δ(Ln= lanthanide 또는 그 혼합물, B=Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, M=Co, Fe, Mn, Ni, Cu 혹은 그 혼합물, x=0.05~0.4, s=0.9~1.0, δ=0~0.3) 및 (A1-xBx)sFe1-yCoyO3±δ(A = La, Gd, Sm, Pr, 또는 그 혼합물, B = Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, x= 0.05~0.4, y=0~1.0, s = 0.9~1.0, δ=0~0.3) 그리고 (La1-xSrx)sMnO3±δ(x=0.05~0.4, s=0.9~1.0, δ=0~0.3) 중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물이 바람직하다.Wherein the electroconductive oxide includes at least one of (Ln 1-x B x ) s MO 3隆 (Ln = lanthanide or a mixture thereof, B = Ba, Sr, Ca, or a mixture thereof, M = Co, Fe, Mn, This mixture, x = 0.05 ~ 0.4, s = 0.9 ~ 1.0, δ = 0 ~ 0.3) and (A 1-x B x) s Fe 1-y Co y O 3 ± δ (A = La, Gd, Sm, Pr, or a mixture thereof, B = Ba, Sr, Ca , or mixtures thereof, x = 0.05 ~ 0.4, y = 0 ~ 1.0, s = 0.9 ~ 1.0, δ = 0 ~ 0.3) , and (La 1-x Sr x ) s MnO 3 ± δ (x = 0.05 to 0.4, s = 0.9 to 1.0, ? = 0 to 0.3), or a mixture thereof.

이와 같이 공기극 계면반응 방지층 상에 형성되는 공기극 층의 두께는 10 um ~ 50 um 인 것이 바람직하다. As described above, the thickness of the air electrode layer formed on the air electrode interface reaction prevention layer is preferably from 10 μm to 50 μm.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예를 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the following claims. Those who do it will easily understand.

10; 케리어 가스 저장실
11; 이송관
13; 에어로졸 챔버
15; 진공증착챔버
16; 진동장치
17; 진공장치
19; 노즐
20; 기판
10; Carrier gas storage chamber
11; Conveying pipe
13; Aerosol chamber
15; Vacuum deposition chamber
16; Vibrating device
17; Vacuum device
19; Nozzle
20; Board

Claims (22)

삭제delete 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은
상기 금속지지체를 준비하는 단계;
상기 금속지지체의 한쪽 면 상에 연료극 확산 방지층을 형성하는 단계;
상기 연료극 확산 방지층의 상부에 연료극 층을 형성하는 단계;
상기 연료극 층 상부에 고체전해질 층을 형성하는 단계;
상기 고체전해질 층 상부에 선택적으로 공기극 계면반응 방지층을 형성하는 단계; 및
상기 고체전해질 층 또는 상기 공기극 계면반응 방지층의 상부에 공기극 층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 연료극 확산방지층을 형성하는 단계는 전도성 산화물 분말과 기공형성용 전구체 분말을 혼합한 혼합 분말을 에어로졸 분사법으로 금속지지체 위에 형성하는 단계를 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
A method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell includes:
Preparing the metal support;
Forming an anode diffusion preventing layer on one side of the metal support;
Forming an anode layer on the anode diffusion preventing layer;
Forming a solid electrolyte layer on the anode layer;
Selectively forming an air electrode interface reaction preventing layer on the solid electrolyte layer; And
And forming a cathode layer on the solid electrolyte layer or the air electrode interface reaction preventing layer,
Wherein the step of forming the anode diffusion preventing layer comprises forming a mixed powder of a conductive oxide powder and a pore forming precursor powder on a metal support by an aerosol spraying method.
제2항에 있어서,
상기 연료극층과 상기 고체전해질 층 그리고 상기 공기극 계면반응 방지층을 형성하는 단계는 에어로졸 분사법에 의하여 형성하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the forming of the fuel electrode layer, the solid electrolyte layer and the air electrode interface reaction preventing layer is performed by an aerosol spraying method.
제2항에 있어서,
상기 에어로졸 분사방법에 의하여 연료극 확산방지층을 형성하는 단계는 전도성산화물 분말과 기공형성용 분말을 열처리 및 분쇄하고 입도를 조절하여 분말을 준비한 다음, 상기 각 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비하고, 상기 혼합 분말에 기계적 진동을 인가하면서 이송 가스를 주입하여 에어로졸을 발생 시킨 이후 진공상태의 금속지지체 상에 상기 에어로졸을 고속 분사하여 상기 혼합분말의 운동 에너지에 의하여 연료극 확산방지층을 형성하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The step of forming the anode diffusion preventive layer by the aerosol spraying method comprises: preparing a powder by heat-treating and pulverizing a conductive oxide powder and a pore-forming powder; preparing powders by mixing the powders; A metal support type solid oxide fuel which forms an aerosol by injecting a transporting gas while applying mechanical vibration to the powder and then spraying the aerosol at high speed onto a metal support in a vacuum state to form an anode diffusion preventing layer by kinetic energy of the mixed powder; A method for manufacturing a battery cell.
제2항에 있어서,
상기 전도성 산화물 분말은 CeO2, (La1-xAx)Cr1-yByO3±δ(A= Sr, Ca, 혹은 그 혼합물 x = 0.1~0.4; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru 혹은 그 혼합물, y= 0 ~ 0.5, δ=0~0.3), (La 1-x Ax)sTi 1-y ByO3±δ(A= Sr, Ca, 혹은 그 혼합물 x = 0.1~0.6; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru 혹은 그 혼합물, y= 0 ~ 0.5; s = 0.9~1.0, σ=0~0.3), (Sr1-xAx)sTi1-yNbyO3±δ(A= Y, La, Gd, Sm 혹은 그 혼합물, x = 0.05~0.2; y= 0 ~ 0.5; s = 0.9~1.0, δ=0~0.3) 중에서 단독 혹은 하나 이상의 복합체인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the conductive oxide powder is selected from the group consisting of CeO 2 , (La 1-x A x ) Cr 1-y B y O 3 隆 (A = Sr, Ca, (A 1-x A x ) s Ti 1-y B y O 3 隆 (A = 0, 1, 2, 3, Sr, Ca or a mixture thereof x = 0.1 to 0.6; B = Mn, Co, Cu, Ni, V, Fe, Ti, Ce, Ru or a mixture thereof; y = 0 to 0.5; s = 0.9 to 1.0; 0 to 0.3), (Sr 1-x A x ) s Ti 1-y Nb y O 3 隆 (A = Y, La, Gd, Sm or a mixture thereof, x = 0.05-0.2; y = s = 0.9 to 1.0, and? = 0 to 0.3). The method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell according to claim 1,
제4항에 있어서,
상기 전도성 산화물분말의 열처리는 300 ~ 1200℃에서 하소 열처리를 하는 것인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the heat treatment of the conductive oxide powder is performed by calcining at a temperature of 300 to 1200 ° C.
제2항에 있어서,
상기 기공형성용 전구체 분말은 PMMA, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리이미드, 테프론, 폴리에틸렌, 유기물 입자, 그리고 카본 입자 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 것인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the pore-forming precursor powder is a mixture of at least one of PMMA, polyvinylidene fluoride, polyimide, Teflon, polyethylene, organic particles, and carbon particles or at least one of them. .
제4항에 있어서,
상기 기공형성용 전구체 분말의 열처리는 100 ~ 300℃에서 하소 열처리하는 것인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the heat treatment of the pore-forming precursor powder is performed by calcining at 100 to 300 ° C.
제2항에 있어서,
상기 혼합분말의 평균 입경이 0.2 ~ 3 um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the mixed powder has an average particle diameter of 0.2 to 3 占 퐉.
제2항에 있어서,
상기 혼합분말은 평균 입경이 0.9um ~ 1.1um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the mixed powder has an average particle diameter of 0.9um to 1.1um.
제2항에 있어서,
상기 혼합 분말은 전체 혼합분말 중 기공형성용 전구체 분말의 함량이 10 ~ 60 vol% 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the mixed powder has a pore-forming precursor powder content of 10 to 60 vol% in the total mixed powder.
제2항에 있어서,
상기 금속지지체상에 형성되는 연료극 확산방지층의 두께는 1um ~ 30um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the thickness of the anode diffusion preventing layer formed on the metal support is 1 um to 30 um.
제2항에 있어서,
상기 연료극 확산방지층의 형성단계에서 형성된 연료극 확산방지층은 연료전지 시스템의 초기 가동 승온 과정에서 연료전지 스택의 온도를 600~ 850℃ 범위에서 2 시간 이상 유지하여 소결하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
3. The method of claim 2,
The fuel electrode diffusion preventing layer formed in the step of forming the fuel electrode diffusion preventing layer is formed by holding the temperature of the fuel cell stack in the range of 600 to 850 캜 for 2 hours or more during the initial operation raising of the fuel cell system, Gt;
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속지지체는 페라이트계 스테인리스 (Ferritic Stainless Steel) 또는 Fe-Cr계 합금인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
14. The method according to any one of claims 2 to 13,
Wherein the metal support is a ferritic stainless steel or an Fe-Cr alloy.
제14항에 있어서,
상기 Fe-Cr 합금은 (Fe100-x-Crx) (x=16~30) 및 [Fe74-y - 26Cr - (Mo, Ti, Y2O3)y (y=0~5)], [Fe100-x-y - Crx - My](x=16~30, y=0~5) (M=Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y, Al 중 어느 하나 또는 하나 이상)합금중 어느 하나를 사용하거나, 또는 상기 Fe-Cr계 합금의 경우 상기 Fe-Cr계 합금에 0~ 50 vol% 의 금속산화물 (doped-Al2TiO5, doped-Zirconia, doped-Ceria, MgO, CaO, SrO, CoOx, ZnO, VOx, Cr2O3, FeO, MoOx, WOx, Ga2O3, Al2O3, TiO2 및 그 혼합물)을 혼합한 혼합물인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
15. The method of claim 14,
The Fe-Cr alloy is (Fe 100-x -Cr x ) (x = 16 ~ 30) and [Fe 74-y - 26Cr - (Mo, Ti, Y 2 O 3) y (y = 0 ~ 5)], [Fe 100-xy - Cr x - M y] (x (M = Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y or Al) Cr-based alloy is doped with 0 to 50 vol% of a metal oxide (doped-Al 2 TiO 5 , doped-zirconia, doped-ceria, MgO, CaO, SrO, CoO x , ZnO, VO x , Wherein the mixture is a mixture of Cr 2 O 3 , FeO, MoO x , WO x , Ga 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2, and mixtures thereof.
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료극 층은 NiO 와 (ZrO2)1-x(Y2O3)x(x=0.08~0.1)의 복합체, NiO와 (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06) 의 복합체, 그리고 NiO 와 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2)의 복합체 중 어느 하나에서 선택된 복합체 또는 이들 복합체의 혼합물에 의하여 형성된 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
14. The method according to any one of claims 2 to 13,
The fuel electrode layer is NiO and (ZrO 2) 1-x ( Y 2 O 3) x (x = 0.08 ~ 0.1) of the composite, NiO and (ZrO 2) 0.90 (Sc 2 O 3) 0.1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 to 0.06), NiO and Ce 1-x Ln x O 2-δ , (Ln = Gd, Sm, Y, lt; / RTI > = 0 to 0.2), or a mixture of these complexes.
제16 항에 있어서,
상기 복합체의 NiO 의 함량은 40~75 wt% 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the NiO content of the composite is 40 to 75 wt%.
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고체전해질 층은 (ZrO2)1-x(Y2O3)x (x=0.03~0.1), (ZrO2)0.89(Sc2O3)0.1(CeO2)0.01, (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06), Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2) 그리고 La1-xSrxGa1-yMgy-zCozO3±δ(x=0.1~0.3, y=0.1~0.3, z=0.01~0.15, δ= 0 ~ 0.2 ) 중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
14. The method according to any one of claims 2 to 13,
The solid electrolyte layer (ZrO 2) 1-x ( Y 2 O 3) x (x = 0.03 ~ 0.1), (ZrO 2) 0.89 (Sc 2 O 3) 0.1 (CeO 2) 0.01, (ZrO 2) 0.90 (Sc 2 O 3 ) 0.1-x (Yb 2 O 3 ) x (x = 0 to 0.06), Ce 1-x Ln x O 2 -δ , (Ln = Gd, Sm, Y, δ = 0 ~ 0.2), and La 1-x Sr x Ga 1 -y Mg yz Co z O 3 ± δ (x = 0.1 ~ 0.3, y = 0.1 ~ 0.3, z = 0.01 ~ 0.15, δ = 0 ~ 0.2) Or a mixture thereof. The method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell according to claim 1,
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기극 계면반응 방지층은 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2) 계 산화물인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
14. The method according to any one of claims 2 to 13,
Wherein the air electrode interface reaction preventing layer is made of Ce 1-x Ln x O 2 -δ (Ln = Gd, Sm, Y, x = 0.1 to 0.3, lt; RTI ID = 0.0 ># = 0 ~ 0.2) < / RTI >
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기극 층은 전기 전도성 산화물 또는 이러한 전기전도성 산화물에 (ZrO2)1-x(Y2O3)x (x=0.03~0.1), (ZrO2)0.89(Sc2O3)0.1(CeO2)0.01, (ZrO2)0.90(Sc2O3)0.1-x(Yb2O3)x (x=0~0.06), Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0.1~0.3, δ= 0 ~ 0.2) 그리고 La1-xSrxGa1-yMgy-zCozO3±δ(x=0.1~0.3, y=0.1~0.3, z=0.01~0.15, δ= 0 ~ 0.2 ) 중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물 분말을 0 ~ 50 vol% 범위로 첨가한 복합체인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
14. The method according to any one of claims 2 to 13,
(ZrO 2 ) 1-x (Y 2 O 3 ) x (x = 0.03 to 0.1), (ZrO 2 ) 0.89 (Sc 2 O 3 ) 0.1 (CeO 2 ) 0.01, (ZrO 2) 0.90 (Sc 2 O 3) 0.1-x (Yb 2 O 3) x (x = 0 ~ 0.06), Ce 1-x Ln x O 2-δ, (Ln = Gd, Sm, Y, x = 0.1 to 0.3, δ = 0 ~ 0.2), and La 1-x Sr x Ga 1 -y Mg yz Co z O 3 ± δ (x = 0.1 ~ 0.3, y = 0.1 ~ 0.3, z = 0.01 ~ 0.15, δ = 0 ~ 0.2) And a mixture thereof is added in a range of 0 to 50 vol%. The method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell according to claim 1,
제20항에 있어서,
상기 전기전도성 산화물은 (Ln1-xBx)sMO3±δ(Ln= lanthanide 또는 그 혼합물, B=Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, M=Co, Fe, Mn, Ni, Cu 혹은 그 혼합물, x=0.05~0.4, s=0.9~1.0, δ=0~0.3) 및 (A1-xBx)sFe1-yCoyO3±δ(A = La, Gd, Sm, Pr, 또는 그 혼합물, B = Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, x= 0.05~0.4, y=0~1.0, s = 0.9~1.0, δ=0~0.3) 그리고 (La1-xSrx)sMnO3±δ(x=0.05~0.4, s=0.9~1.0, δ=0~0.3) 중의 어느 하나의 산화물 또는 이들의 혼합물인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법.
21. The method of claim 20,
Wherein the electrically conductive oxide is selected from the group consisting of (Ln 1-x B x ) s MO 3隆 (Ln = lanthanide or a mixture thereof, B = Ba, Sr, Ca or a mixture thereof, M = Co, Fe, Mn, This mixture, x = 0.05 ~ 0.4, s = 0.9 ~ 1.0, δ = 0 ~ 0.3) and (A 1-x B x) s Fe 1-y Co y O 3 ± δ (A = La, Gd, Sm, Pr, or a mixture thereof, B = Ba, Sr, Ca , or mixtures thereof, x = 0.05 ~ 0.4, y = 0 ~ 1.0, s = 0.9 ~ 1.0, δ = 0 ~ 0.3) , and (La 1-x Sr x ) s MnO 3 ± δ (x = 0.05 to 0.4, s = 0.9 to 1.0, δ = 0 to 0.3), or a mixture thereof. The method of manufacturing a cell for a metal-supported solid oxide fuel cell according to claim 1,
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 연료전지용 셀을 사용하여 제조한 연료전지 스택 (Fuel Cell Stack). A fuel cell stack fabricated using the fuel cell produced by the method of any one of claims 2 to 13.
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